slot

Thứ 210222018

Last update09:23:41 PM

Font Size

Profile

Menu Style

Cpanel
Back Bạn đang ở trang: Home PHẦN MỀM PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SỐ TẠO HÌNH TẤM Mô phỏng số và ứng dụng

Mô phỏng số và ứng dụng

1. Giới thiệu các phương pháp mô phỏng

Các phương pháp mô phỏng đều nhằm mục đích nghiên cứu, phân tích và giải thích các quá trình xảy ra khi tạo hình vật liệu. Mô phỏng cho thấy được nhiều kết quả rõ ràng, qua đó có thêm những hiểu biết, nhận xét đúng đắn để góp phần tìm ra các giải pháp công nghệ phù hợp trong quá trình sản xuất. Hiện có hai phương pháp mô phỏng được sử dụng có hiệu quả là mô phỏng vật lý và mô phỏng số .

2. Mô phỏng vật lý

Khi tiến hành nghiên cứu các thông số ảnh hưởng tới một quá trình biến dạng, người ta cần làm nhiều thí nghiệm. Để biểu diễn quá trình biến dạng với các điểm giới hạn chảy phức tạp của vật liệu, đồng thời giảm giá thành và thời gian, người ta không tiến hành thực nghiệm với những vật liệu thật theo tỉ lệ 1:1 mà thường là vật liệu mẫu như sáp hay plastic, khuôn mô phỏng có thể làm bằng nhôm hay thậm chí bằng gỗ. Tuy nhiên mô hình vật liệu thử nghiệm phải chọn sao cho chúng có thuộc tính chảy tương tự như vật liệu thực trong một khoảng nhiệt độ rộng và có các thông số cơ bản điều khiển được. Tuy nhiên mô phỏng vật lý chỉ giúp có được những đánh giá định hướng về phân bố dòng chảy của kim loại mà không cho phép tính toán chính xác trạng thái ứng suất và biến dạng trong quá trình tạo hình .

3. Mô phỏng số và “công nghệ ảo”

Mô phỏng số là sự kết hợp giữa mô hình quá trình và các phương pháp số giải mô hình quá trình đó. Gắn kết quả mô phỏng số với những điều kiện công nghệ cụ thể nhằm thực hiện tối ưu hóa quá trình công nghệ ta sẽ nhận được công nghệ ảo .
Khác với mô phỏng vật lý, mô phỏng số được thực hiện bằng nhiều phương pháp tính khác nhau như: phương pháp PTHH, sai phân hữu hạn ,biến phân hoặc phần tử biên…Mỗi một phương pháp tính toán đều có những mặt mạnh riêng nhưng áp dụng phổ biến nhất để khảo sát các bài toán cơ học nói chung và các bài toán biến dạng tạo hình nói riêng là phương pháp PTHH bởi nó có thể giải quyết các bài toán với miền xác định bất kỳ và điều kiện biên phức tạp .

4. Vai trò và ưu điểm của mô phỏng số trong thiết kế và tối ưu công nghệ

Khi thực hiện mô phỏng số, các giai đoạn thiết kế, hiệu chỉnh đều được thực hiện trên máy tính. Xuất phát từ ý tưởng hay sản phẩm mẫu, mô hình của sản phẩm được dựng trên máy tính, sau đó việc hiệu chỉnh công nghệ được thực hiện trực tiếp thông qua giao diện người - máy nhằm tối ưu hóa công nghệ nên đã giảm đáng kể thời gian và chi phí. Mô phỏng số còn góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và cho phép áp dụng các vật liệu mới .
Theo phương pháp công nghệ truyền thống, để chế tạo một sản phẩm thì sau khi thiết kế phải tiến hành sản xuất thử. Khâu này thường phải làm đi làm lại nhiều lần cho tới khi sản phẩm đạt yêu cầu.Với phương pháp này việc thiết kế và chế tạo khuôn phải lặp đi lặp lại nhiều lần, gây tốn kém về thời gian và tiền của.Với mô phỏng số và công nghệ ảo, toàn bộ quá trình từ thiết kế, hiệu chỉnh đến tối ưu công nghệ đều được thực hiện trên máy tính. Do đó không phải tốn nhiều thời gian và tài chính, tăng hiệu suất tính toán thiết kế, chất lượng sản phẩm và khả năng cạnh tranh .

 

Hình 1. Những ưu điểm của mô phỏng

Mô phỏng được coi là một hướng phát triển của công nghệ cao bởi :
- Mô phỏng cho kết quả chính xác với sai số cho phép
- Giảm thời gian tính toán thiết kế
- Giảm chi phí sản xuất
- Lựa chọn các loại nguyên vật liệu hợp lý
- Thuận tiện trong việc thay đổi mẫu mã ,hình dáng sản phẩm

 

 

Hình 2. Quá trình tối ưu hóa công nghệ nhờ mô phỏng

Ngoài những ưu điểm trên,mô phỏng số còn cho ta nhiều kết quả mà bằng thử nghiệm khó biết được như trường phân bố ứng suất,biến dạng …cũng như có thể dự đoán được các dạng hỏng có thể xảy ra để từ đó có những thay đổi hợp lý nhằm thực hiện tối ưu hóa quá trình. Đó là lý do vì sao ngày nay phương pháp mô phỏng số được xem là một công cụ tối ưu công nghệ phổ biến, hữu hiệu và được ưu tiên phát triển trong thiết kế phục vụ sản xuất cũng như trong nghiên cứu lý thuyết .

5. Quá trình mô phỏng

Xuất phát từ yêu cầu về kiểu dáng sản phẩm, người kỹ sư sẽ phác thảo hình dáng của phôi và khuôn mẫu để tiến hành gia công. Công việc này được thực hiện bằng phần mềm CAD. Để tiến hành mô phỏng trước hết phải chia lưới các phần tử, thuộc tính vật liệu ,đưa vào các điều kiện biên (chuyển vị ,lực chặn ,ma sát ,nhiệt độ …). Máy sẽ tính toán quá trình tạo hình sản phẩm và đưa ra kết quả. Qua việc xem xét trường phân bố ứng suất và biến dạng tại từng thời điểm, người kỹ sư biết được một cách tương đối chính xác chi tiết có bị phá hủy trong quá trình biến dạng và kích thước hình học của sản phẩm có đảm bảo với yêu cầu hay không, từ đó thay đổi các thông số của quá trình một cách hợp lý sao cho kết quả cuối cùng là tối ưu. Tiếp theo có thể gia công khuôn mẫu dựa trên các thông số hình học sau khi mô phỏng và tiến hành sản xuất thử. Nếu thấy được mới đưa ra sản xuất hàng loạt .

Hình 3. Quá trình mô phỏng